Émetteur économe en énergie basé sur une puce CMOS et une photonique sur silicium

L’utilisation généralisée d’appareils électroniques pour interagir avec les autres et accéder à Web a accru le besoin de applied sciences de conversation hautes performances capables de transférer des données plus rapidement et plus efficacement. Cependant, augmenter le taux de transfert de données des appareils sans nuire à leur efficacité énergétique est une tâche difficile.

Des chercheurs de l’Université de Southampton au Royaume-Uni ont récemment développé un nouvel émetteur prometteur basé sur l. a. technologie CMOS (Complementary Steel Oxyde Semiconductor) et l. a. photonique sur silicium. Cet expéditeur a été soumis le Electronique naturelleIl s’est avéré qu’il atteignait d’excellents taux de transfert de données tout en consommant un minimal d’énergie.

David J. a dit : “L’intégration de l. a. photonique sur silicium avec l’électronique est essentielle pour produire des systèmes pratiques pour de nombreuses programs”, a déclaré Thompson, l’un des auteurs de l’article, à Tech Xplore.

“Los angeles combinaison d’un modulateur optique et de son amplificateur de commande électronique constitue une interface électronique photonique clé qui dicte souvent les performances du système en termes de vitesse et de consommation d’énergie. Los angeles création d’une interface optimale pour ces deux composants a donc été identifiée comme une route de recherche importante pour nous. datant de 2010. »

Initialement, Thompson et ses collègues ont tenté de développer leur émetteur en utilisant une approche plus traditionnelle, qui impliquait de concevoir séparément des amplificateurs électriques et des modulateurs optiques, puis de les combiner. Ils ont donc essayé différentes answers pour connecter électriquement ces deux composants, comme le cord bonding et le chip bonding.

Ces deux méthodes n’ayant pas abouti aux résultats espérés, ils ont décidé de sortir de l’approche « traditionnelle » de l. a. conception d’émetteurs. Plus précisément, ils ont adopté une approche choice qui consiste à co-concevoir un amplificateur de commande électrique et un modulateur optique au sein du dispositif.

“En adoptant notre approche de co-conception, nous avons développé une méthodologie de modélisation succesful d’intégrer tous les éléments de l’émetteur intégré”, a expliqué Thompson.

“Des simulations détaillées ont montré que pour produire une grande profondeur de modulation à partir d’un dispositif optique, l. a. réponse RF doit être modulée à l’aide de buildings électroniques inductives afin que le courant de commande électrique soit utilisé efficacement. Los angeles puce de commande électronique CMOS a donc été conçue avec l. a. fonctionnalité requise pour compenser pour les barriers de bande passante du modulateur.

En utilisant l. a. stratégie de conception proposée, les chercheurs ont créé un émetteur à modulation relativement lent, succesful d’une uniqueness anisotropie de modulation, succesful de transmettre des données à des vitesses élevées. Lors des premiers assessments, leur appareil a atteint un taux marche-arrêt de 112 Gbit/s, un taux marche-arrêt de 112 Gbit/s et une modulation d’amplitude d’impulsion de 224 Gbit/s.

Remarquablement, l’efficacité énergétique de l’appareil était inférieure à un picojoule par bit. L’approche de co-conception utilisée par Thompson et ses collègues a permis un débit de données élevé tout en réduisant l. a. consommation électrique de l’appareil.

“Une autre route de recherche dans ce domaine consiste à combiner des matériaux exotiques avec des guides d’ondes en silicium pour améliorer les performances du modulateur”, a déclaré Thompson.

“Cependant, l. a. compatibilité avec CMOS est perdue, ce qui complique les chemins vers une fabrication à haut quantity, à haut débit et à faible coût. Nos travaux démontrent qu’il est encore conceivable d’améliorer les performances des dispositifs entièrement basés sur le silicium qui peuvent être fabriqués en un minimal de temps. -manière de coût.” Le CMOS coûte le même prix.

Los angeles nouvelle conception d’émetteur présentée par cette équipe de chercheurs pourrait bientôt inspirer le développement de composants similaires visant à améliorer les communications. Dans l’ensemble, leur étude démontre remark des stratégies de conception uniques peuvent contribuer à améliorer les performances des dispositifs électroniques et photoniques.

« Nous pensons que les tactics avancées de conception CMOS peuvent être utilisées pour fabriquer des dispositifs photoniques et construire des dispositifs électroniques et photoniques en tant qu’unités fonctionnelles intégrées, où diverses fonctions de traitement du sign (telles que l’égalisation du sign, le formatage complexe du sign et l. a. synthèse spectrale) peuvent être réalisées dans le cadre de processus électriques. “, a ajouté Thompson. Ou de l’optique à l’électrique.

“Cela ne signifie pas que l. a. photonique peut remplacer l’électronique, mais l. a. convergence de l. a. photonique et de l’électronique peut permettre aux dispositifs d’offrir des performances supérieures à celles des modules électroniques requirements, non seulement en termes de vitesse ou de bande passante, mais également en termes de complexité du système et d’efficacité énergétique. Nous pensons Cette approche d’intégration peut être utilisée pour réaliser une transmission 200G à l’aide d’un modulateur photonique au silicium.

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